MariaDB表表達式之公用表表達式(CTE)
目錄
- 前言
- 1.非遞歸CTE
- 2.遞歸CTE
- 2.1 語法
- 2.2 遞歸CTE示例(1)
- 2.2 遞歸CTE示例(2)
- 2.2 遞歸CTE示例(3)
- 總結
前言
公用表表達式（Common Table Expression，CTE）和派生表類似，都是虛擬的表，但是相比于派生表，CTE具有一些優勢和方便之處。
CTE有兩種類型：非遞歸的CTE和遞歸CTE。
CTE是標準SQL的特性，屬于表表達式的一種，MariaDB支持CTE，MySQL 8才開始支持CTE。
1.非遞歸CTE
CTE是使用WITH子句定義的，包括三個部分：CTE名稱cte_name、定義CTE的查詢語句inner_query_definition和引用CTE的外部查詢語句outer_query_definition。
它的格式如下：
WITH cte_name1[(column_name_list)] AS (inner_query_definition_1) [,cte_name2[(column_name_list)] AS (inner_query_definition_2)][,...]outer_query_definition
其中column_name_list指定inner_query_definition中的列列表名，如果不寫該選項，則需要保證在inner_query_definition中的列都有名稱且唯一，即對列名有兩種命名方式：內部命名和外部命名。
注意，outer_quer_definition必須和CTE定義語句同時執行，因為CTE是臨時虛擬表，只有立即引用它，它的定義才是有意義的。
下面語句是一個簡單的CTE的用法。首先定義一張虛擬表，也就是CTE，然后在外部查詢中引用它。
CREATE OR REPLACE TABLE t(id INT NOT NULL PRIMARY KEY,sex CHAR(3),NAME CHAR(20));INSERT INTO t VALUES (1,"nan","David"),(2,"nv","Mariah"),(3,"nv","gaoxiaofang"),(4,"nan","Jim"),(5,"nv","Selina"),(6,"nan","John"),(7,"nan","Monty"),(8,"nv","xiaofang"); # 定義CTE，順便為每列重新命名，且使用ORDER BY子句WITH nv_t(myid,mysex,myname) AS ( SELECT * FROM t WHERE sex="nv" ORDER BY id DESC)# 使用CTESELECT * FROM nv_t;+------+-------+-------------+| myid | mysex | myname |+------+-------+-------------+| 2 | nv | Mariah || 3 | nv | gaoxiaofang || 5 | nv | Selina || 8 | nv | xiaofang |+------+-------+-------------+
從結果中可以看到，在CTE的定義語句中使用ORDER BY子句是沒有任何作用的。
在這里可以發現，CTE和派生表需要滿足的幾個共同點：每一列要求有列名，包括計算列；列名必須唯一；不能使用ORDER BY子句，除非使用了TOP關鍵字(標準SQL嚴格遵守不能使用ORDER BY的規則，但MySQL/MariaDB中允許)。不僅僅是CTE和派生表，其他表表達式(內聯表值函數(sql server才支持)、視圖)也都要滿足這些條件。究其原因，表表達式的本質是表，盡管它們是虛擬表，也應該滿足形成表的條件。
一方面，在關系模型中，表對應的是關系，表中的行對應的是關系模型中的元組，表中的字段（或列）對應的是關系中的屬性。屬性由三部分組成：屬性的名稱、屬性的類型和屬性值。因此要形成表，必須要保證屬性的名稱，即每一列都有名稱，且唯一。
另一方面，關系模型是基于集合的，在集合中是不要求有序的，因此不能在形成表的時候讓數據按序排列，即不能使用ORDER BY子句。之所以在使用了TOP后可以使用ORDER BY子句，是因為這個時候的ORDER BY只為TOP提供數據的邏輯提取服務，并不提供排序服務。例如使用ORDER BY幫助TOP選擇出前10行，但是這10行數據在形成表的時候不保證是順序的。
相比派生表，CTE有幾個優點：
1.多次引用：避免重復書寫。
2.多次定義：避免派生表的嵌套問題。
3.可以使用遞歸CTE，實現遞歸查詢。
例如：
# 多次引用，避免重復書寫WITH nv_t(myid,mysex,myname) AS ( SELECT * FROM t WHERE sex="nv")SELECT t1.*,t2.*FROM nv_t t1 JOIN nv_t t2WHERE t1.myid = t2.myid+1; # 多次定義，避免派生表嵌套WITHnv_t1 AS ( /* 第一個CTE */ SELECT * FROM t WHERE sex="nv" ),nv_t2 AS ( /* 第二個CTE */ SELECT * FROM nv_t1 WHERE id>3)SELECT * FROM nv_t2;
如果上面的語句不使用CTE而使用派生表的方式，則它等價于：
SELECT * FROM(SELECT * FROM(SELECT * FROM t WHERE sex="nv") AS nv_t1) AS nv_t2;
2.遞歸CTE
SQL語言是結構化查詢語言，它的遞歸特性非常差。使用遞歸CTE可稍微改善這一缺陷。
公用表表達式(CTE)具有一個重要的優點，那就是能夠引用其自身，從而創建遞歸CTE。遞歸CTE是一個重復執行初始CTE以返回數據子集直到獲取完整結果集的公用表表達式。
當某個查詢引用遞歸CTE時，它即被稱為遞歸查詢。遞歸查詢通常用于返回分層數據，例如：顯示某個組織圖中的雇員或物料清單方案(其中父級產品有一個或多個組件，而那些組件可能還有子組件，或者是其他父級產品的組件)中的數據。
遞歸CTE可以極大地簡化在SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE或CREATE VIEW語句中運行遞歸查詢所需的代碼。
也就是說，遞歸CTE通過引用自身來實現。它會不斷地重復查詢每一次遞歸得到的子集，直到得到最后的結果。這使得它非常適合處理"樹狀結構"的數據或者有"層次關系"的數據。
2.1 語法
遞歸cte中包含一個或多個定位點成員，一個或多個遞歸成員，最后一個定位點成員必須使用"union [all]"(mariadb中的遞歸CTE只支持union [all]集合算法)聯合第一個遞歸成員。
以下是單個定位點成員、單個遞歸成員的遞歸CTE語法：
with recursive cte_name as ( select_statement_1 /* 該cte_body稱為定位點成員 */ union [all] cte_usage_statement /* 此處引用cte自身，稱為遞歸成員 */)outer_definition_statement /* 對遞歸CTE的查詢，稱為遞歸查詢 */
其中：
select_statement_1：稱為"定位點成員"，這是遞歸cte中最先執行的部分，也是遞歸成員開始遞歸時的數據來源。
cte_usage_statement：稱為"遞歸成員"，該語句中必須引用cte自身。它是遞歸cte中真正開始遞歸的地方，它首先從定位點成員處獲取遞歸數據來源，然后和其他數據集結合開始遞歸，每遞歸一次都將遞歸結果傳遞給下一個遞歸動作，不斷重復地查詢后，當最終查不出數據時才結束遞歸。
outer_definition_statement：是對遞歸cte的查詢，這個查詢稱為"遞歸查詢"。
2.2 遞歸CTE示例(1)
舉個最經典的例子：族譜。
例如，下面是一張族譜表
CREATE OR REPLACE TABLE fork(id INT NOT NULL UNIQUE,NAME CHAR(20),father INT,mother INT);INSERT INTO fork VALUES (1,"chenyi",2,3),(2,"huagner",4,5),(3,"zhangsan",NULL,NULL), (4,"lisi",6,7),(5,"wangwu",8,9),(6,"zhaoliu",NULL,NULL),(7,"sunqi",NULL,NULL), (8,"songba",NULL,NULL),(9,"yangjiu",NULL,NULL); MariaDB [test]> select * from fork;+----+----------+--------+--------+| id | name | father | mother |+----+----------+--------+--------+| 1 | chenyi | 2 | 3 || 2 | huagner | 4 | 5 || 3 | zhangsan | NULL | NULL || 4 | lisi | 6 | 7 || 5 | wangwu | 8 | 9 || 6 | zhaoliu | NULL | NULL || 7 | sunqi | NULL | NULL || 8 | songba | NULL | NULL || 9 | yangjiu | NULL | NULL |+----+----------+--------+--------+
該族譜表對應的結構圖：
如果要找族譜中某人的父系，首先在定位點成員中獲取要從誰開始找，例如上圖中從"陳一"開始找。那么陳一這個記錄就是第一個遞歸成員的數據源，將這個數據源聯接族譜表，找到陳一的父親黃二，該結果將通過union子句結合到上一個"陳一"中。再次對黃二遞歸，找到李四，再對李四遞歸找到趙六，對趙六遞歸后找不到下一個數據，所以這一分支的遞歸結束。
遞歸cte的語句如下：
WITH recursive fuxi AS ( SELECT * FROM fork WHERE `name`="chenyi" UNION SELECT f.* FROM fork f JOIN fuxi a WHERE f.id=a.father)SELECT * FROM fuxi;
演變結果如下：
首先執行定位點部分的語句，得到定位點成員，即結果中的第一行結果集：
根據該定位點成員，開始執行遞歸語句：
遞歸時，按照f.id=a.father的條件進行篩選，得到id=2的結果，該結果通過union和之前的數據結合起來，作為下一次遞歸的數據源fuxi。
再進行第二次遞歸：
第三次遞歸：
由于第三次遞歸后，id=6的father值為null，因此第四次遞歸的結果為空，于是遞歸在第四次之后結束。
2.2 遞歸CTE示例(2)
該CTE示例主要目的是演示切換遞歸時的字段名稱。
例如，有幾個公交站點，它們之間的互通性如下圖：
對應的表為：
CREATE OR REPLACE TABLE bus_routes (src char(50), dst char(50));INSERT INTO bus_routes VALUES ("stopA","stopB"),("stopB","stopA"),("stopA","stopC"),("stopC","stopB"),("stopC","stopD");MariaDB [test]> select * from bus_routes;+-------+-------+| src | dst |+-------+-------+| stopA | stopB || stopB | stopA || stopA | stopC || stopC | stopB || stopC | stopD |+-------+-------+要計算以stopA作為起點，能到達哪些站點的遞歸CTE如下：
WITH recursive dst_stop AS ( SELECT src AS dst FROM bus_routes WHERE src="stopA" /* note: src as dst */ UNION SELECT b.dst FROM bus_routes b JOIN dst_stop d WHERE d.dst=b.src)SELECT * FROM dst_stop;
結果如下：
+-------+| dst |+-------+| stopA || stopB || stopC || stopD |+-------+
首先執行定位點語句，得到定位點成員stopA，字段名為dst。
再將定位點成員結果和bus_routes表聯接進行第一次遞歸，如下圖：
再進行第二次遞歸：
再進行第三次遞歸，但第三次遞歸過程中，stopD找不到對應的記錄，因此遞歸結束。
2.2 遞歸CTE示例(3)
仍然是公交路線圖：
計算以stopA為起點，可以到達哪些站點，并給出路線圖。例如:stopA-->stopC-->stopD。
以下是遞歸CTE語句：
WITH recursive bus_path(bus_path,bus_dst) AS ( SELECT src,src FROM bus_routes WHERE src="stopA" UNION SELECT CONCAT(b2.bus_path,"-->",b1.dst),b1.dst FROM bus_routes b1 JOIN bus_path b2 WHERE b2.bus_dst = b1.src AND LOCATE(b1.dst,b2.bus_path)=0)SELECT * FROM bus_path;
首先獲取起點stopA，再獲取它的目標stopB和stopC，并將起點到目標使用"-->"連接，即concat(src,"-->","dst")。再根據stopB和stopC，獲取它們的目標。stopC的目標為stopD和stopB，stopB的目標為stopA。如果連接成功，那么路線為：
stopA-->stopB-->stopA 目標：stopAstopA-->stopC-->stopD 目標：stopDstopA-->stopC-->stopB 目標：stopB
這樣會無限遞歸下去，因此我們要判斷何時結束遞歸。判斷的方法是目標不允許出現在路線中，只要出現，說明路線會重復計算。
總結
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